自動化改造通訊故障探析
——云南普朗銅礦

云南迪慶有色金屬有限責(zé)任公司普朗銅礦，位于云南省西北部迪慶藏族自治州香格里拉縣北東部，屬高寒礦區(qū)，環(huán)境惡劣。礦區(qū)給排水系統(tǒng)處于現(xiàn)場手動/半自動運(yùn)行狀態(tài)。生活水水質(zhì)差，飲用水衛(wèi)生安全存在隱患；給排水系統(tǒng)較為分散，水凈化站、回水處理及加壓泵房、鍋爐房、生活污水處理站未進(jìn)入調(diào)度中心DCS系統(tǒng)，無法遠(yuǎn)程監(jiān)控；為了減少不必要的人員配置，改善作業(yè)環(huán)境，降低飲用水安全風(fēng)險(xiǎn)，需要實(shí)施給排水系統(tǒng)自動化改造，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控，全面了解水系統(tǒng)運(yùn)行情況，精確調(diào)度，減少新水取用，提高礦區(qū)安全環(huán)保管理水平

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3）加強(qiáng)基礎(chǔ)學(xué)校與科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)單位的對接。課堂不是學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的唯一途徑，學(xué)校可以定期邀請科研人員、企業(yè)人士對學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)指導(dǎo)；同時(shí)，學(xué)校應(yīng)為對特定領(lǐng)域感興趣的學(xué)生提供接觸相關(guān)專業(yè)知識、器材的途徑，讓學(xué)生在較低年齡即可初步接觸專業(yè)問題及情境。

給排水系統(tǒng)自動化改造，要實(shí)現(xiàn)礦區(qū)給水凈化站、回水處理及加壓泵房、供暖鍋爐房、生活污水處理站，這幾個(gè)工段實(shí)現(xiàn)自動化運(yùn)行，在調(diào)度中心DCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。給排水自控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)匯集中心是磨浮車間DCS控制站，調(diào)度中心DCS與磨浮車間DCS控制站通訊，監(jiān)控給排水系統(tǒng)。

1 通訊故障的分析和解決

在給排水系統(tǒng)自動化改造過程中，遇到了許多棘手的問題，其中以通訊問題較難發(fā)現(xiàn)和解決。西門子PLC與STC控制器的通訊，出現(xiàn)連接不通；西門子PLC與霍尼韋爾DCS系統(tǒng)的通訊，出現(xiàn)通訊不穩(wěn)定、連接超時(shí)的問題。經(jīng)過研究分析，努力攻關(guān)，最終找到了解決方案，實(shí)現(xiàn)通訊正常、穩(wěn)定

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1.1 次氯酸鈉發(fā)生器與PLC通訊

凈水站加氯消毒間，原有二套次氯酸鈉發(fā)生器，其中一套已損壞。本次改造，采用了一套德國杰西科品牌的次氯酸鈉發(fā)生器，替換損壞的設(shè)備。

當(dāng)另一個(gè)電器設(shè)備啟動時(shí)，發(fā)動機(jī)ECU通過檢測被提供的電壓值來判斷它是否運(yùn)行。圖11示顯示了一個(gè)停車燈電路，當(dāng)開關(guān)合上時(shí)，12V電壓提供給ECU端子，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，電壓變?yōu)?。

隨設(shè)備自帶一套控制器，控制發(fā)生器自動運(yùn)行。該設(shè)備需通訊接入未損壞的原次氯酸鈉設(shè)備自帶PLC3-1，繼而接入調(diào)度中心DCS控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)總調(diào)總控。

再看那三個(gè)孩子，袁安由長安城里的泥巷里長出來，出污泥而未染，李離、上官星雨來自清貴世家，秀外慧中，骨骼清標(biāo)，但愿他們是上天給萬花谷送來的禮物吧，桃花源能歷經(jīng)數(shù)百年，薪火相傳，黃發(fā)垂髫，老少更替，萬花谷呢？我們這些老家伙離去后，這些樓臺庭院會關(guān)停傾圮，草木走獸繁盛，又回到當(dāng)年，我剛來谷地時(shí)的一派荒寂自然嗎？東方宇軒心中感慨，眼睛發(fā)潮，覺得自己不惑之年，猶自太上動情，不免暗中自抑，一邊側(cè)目去看僧一行與宇晴，兩人神情肅穆中有幾分緊張，已全神貫注，盯住了已經(jīng)發(fā)動的七絕逍遙陣與天地才三人陣！

201：主站需要對地址為201的從站（STC）進(jìn)行通信。

新設(shè)備自帶STC控制器為單片機(jī)，需與原次氯酸鈉設(shè)備自帶PLC3-1西門子S7-200通訊，數(shù)據(jù)再上傳DCS系統(tǒng)。STC控制器與PLC的通訊，一直處于連通故障狀態(tài)。

S7-1500 PLC通過TIA Portal博途軟件進(jìn)行組態(tài)配置，從TIA Portal V12 SP1開始軟件中，增加S7-1500的Modbus TCP塊庫，用于S7-1500 PLC與支持Modbus TCP的伙伴進(jìn)行通訊。

下述圖顯示了PLC3-1與次氯酸鈉STC控制器的程序通訊報(bào)錯(cuò)情況：

PLC3-1程 序，調(diào) 用MB_MSG2指 令，啟 動 對MODUBS從站（STC）的請求并處理響應(yīng)。腳注說明：

1.1.1 次氯酸鈉發(fā)生器與PLC通訊故障分析

PLC系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)通訊,采用PLC軟件內(nèi)部功能，PLC對DCS服務(wù)器一對一通訊。

40004 ：需要讀取從站（STC）的MODUBS的開始地址。

下圖顯示，在調(diào)度中心DCS上位系統(tǒng)的點(diǎn)位通訊狀態(tài)表中，鍋爐房、凈水站（車間）設(shè)備通訊FAILED故障。

MB9：通信過程中有錯(cuò)誤產(chǎn)生，代碼3顯示接收超時(shí)：在超時(shí)時(shí)間內(nèi)從站沒有做出響應(yīng)。可能原因?yàn)椋号c從站設(shè)備的電氣連接存在問題、主站和從站的波特率/奇偶校驗(yàn)的設(shè)置不同、從站地址錯(cuò)誤。

1.1.2 次氯酸鈉發(fā)生器與PLC通訊故障問題解決

根據(jù)PLC3-1程序提示的故障情況，檢查次氯酸鈉設(shè)備自帶STC控制器的通訊。現(xiàn)場拆開STC控制器，發(fā)現(xiàn)控制器內(nèi)MB01電路板指示燈一直黃色閃爍，對照產(chǎn)品手冊故障查詢，提示為通訊故障，詢問德國廠家技術(shù)員也沒有解決辦法。

PLC控制站需要與調(diào)度中心DCS系統(tǒng)通訊，實(shí)現(xiàn)給排水自控系統(tǒng)融入礦區(qū)的調(diào)度中心控制系統(tǒng)

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研究資料手冊和圖紙，發(fā)現(xiàn)MB01電路板的接線端子59號是通訊接口，該接口沒有連線到STC的外接線端子，導(dǎo)致通訊故障。補(bǔ)充連接端口接線后，STC與西門子PLC建立通訊，觀察MB01電路板指示燈綠色閃爍，顯示通訊正常。調(diào)度中心DCS系統(tǒng)正常讀取次氯酸鈉系統(tǒng)數(shù)據(jù)，其發(fā)出控制指令能正常被現(xiàn)場設(shè)備執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)了新增的次氯酸鈉設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

客戶端流量監(jiān)控功能基于VPNService實(shí)現(xiàn)。在VPNService框架中，開發(fā)者可以獲取和控制所有網(wǎng)絡(luò)層流量。此外，網(wǎng)絡(luò)層中包含的傳輸層端口信息用來區(qū)分出不同應(yīng)用的流量。

1.2 西門子PLC與調(diào)度中心DCS系統(tǒng)通訊

臺式烤香腸的加工工藝在預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取大豆組織蛋白、玉米變性淀粉、孜然粉進(jìn)行三因素三水平的正交試驗(yàn)，將模糊數(shù)學(xué)評價(jià)歸一化后結(jié)果的各個(gè)量分別乘以其對應(yīng)的分值，并進(jìn)行加和得出每個(gè)樣品的總得分，得分結(jié)果見表4。

全系統(tǒng)綜合調(diào)試，在霍尼韋爾DCS系統(tǒng)使用Modbus-TCP讀取西門子PLC數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的通訊不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)收發(fā)有時(shí)出現(xiàn)約50s的延遲，確定為通訊故障。

1.2.1 通訊故障情況

檢查調(diào)度中心DCS通訊點(diǎn)表，發(fā)現(xiàn)凈水站（車間）、鍋爐房的通訊狀態(tài)有故障，其余工段正常。總調(diào)中心DCS系統(tǒng)控制指令延遲，導(dǎo)致設(shè)備不能正常運(yùn)行。

別人跟住聲音去羨慕她。過了一陣又是誰說她被公館里的聽差扭一下嘴巴。她說她氣病了一場，接著還是不斷地亂說。這一些煩煩亂亂的話金枝尚不能明白，她正在細(xì)想什么叫公館呢？什么是太太？她用遍了思想而后問一個(gè)身邊在吸煙的剪發(fā)的婦人：

隋竹欣、劉昊等[20]人在《創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙大鼠海馬、杏仁核神經(jīng)元自噬和凋亡改變》一文中詳細(xì)分析了PTSD海馬、杏仁核體積異常的機(jī)制，其以成年健康雄性SD大鼠作為研究對象，其中模型組大鼠應(yīng)用改良單一連續(xù)應(yīng)激方法，通過研究其發(fā)現(xiàn)，模型組大鼠海馬、杏仁核組織Beclin-1表達(dá)水平、LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值、神經(jīng)元TUNEL陽性細(xì)胞百分率以及凋亡率明顯高于對照組，這提示大鼠經(jīng)單一連續(xù)應(yīng)激干預(yù)后，其海馬、杏仁核神經(jīng)元均存在細(xì)胞自噬和凋亡現(xiàn)象，這很可能說明創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙可對機(jī)體的海馬、杏仁核區(qū)域產(chǎn)生一定影響，為進(jìn)一步證實(shí)該結(jié)論，還需進(jìn)一步展開大樣本研究。

做遠(yuǎn)程控制試驗(yàn)，調(diào)度中心DCS發(fā)出凈水站2#水泵停止運(yùn)行指令，現(xiàn)場泵接收指令延遲時(shí)間過長，顯示Device timeout，水泵沒有停止運(yùn)行。

這些情況的出現(xiàn)，使DCS系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)之間，數(shù)據(jù)、指令不能正常上傳下達(dá)，無法實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心對給排水系統(tǒng)的自動化遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時(shí)存在很大的設(shè)備安全隱患。

1.2.2 通訊故障原因分析

針對出現(xiàn)的問題，分析原通訊連接方案。

1.1 研究對象 本研究為橫斷面研究，采用便利抽樣的方法，選取2017年3月至9月廣州市3家三甲醫(yī)院進(jìn)行常規(guī)產(chǎn)檢的孕婦為研究對象。納入標(biāo)準(zhǔn)：①懷孕≥13周；②孕前未確診為尿失禁；③無認(rèn)知和行為障礙并知情同意。排除標(biāo)準(zhǔn)：①B超顯示為多胎妊娠；②先天性器官發(fā)育異常如：尿瘺、畸形、膀胱、尿道發(fā)育異常；③意識障礙、不穩(wěn)定性心絞痛、不受控制的充血性心力衰竭等患者。

首先檢查PLC3-1的程序，嘗試尋找通訊故障原因。

通過測試發(fā)現(xiàn)，所用的一對一的通訊方式，DCS系統(tǒng)對通訊點(diǎn)位數(shù)量，通訊周期，都有一定要求，超過限量，就導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸緩慢，進(jìn)而通訊故障。現(xiàn)場減少PLC-DCS間的通訊點(diǎn)數(shù)，延長DCS數(shù)據(jù)通訊周期時(shí)間，由2s改為5s，故障情況仍然不時(shí)出現(xiàn)，不能解決遇到的問題，需要改變思路，尋找其他的解決方法。

1.2.3 通訊故障解決方案

改變通訊連接方案，增加智能網(wǎng)關(guān)。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，確定增加ModbusTCP轉(zhuǎn)Profinet智能網(wǎng)關(guān)。該網(wǎng)關(guān)起到智能橋梁作用，提高數(shù)據(jù)的采集速度，增強(qiáng)可靠性，完成DCS系統(tǒng)的ModbusTCP設(shè)備和西門子PLC-Profinet的數(shù)據(jù)通訊。

當(dāng)下計(jì)算機(jī)對于財(cái)務(wù)管理工作的影響越來越深，財(cái)務(wù)工作也有很大一部分是依賴于計(jì)算機(jī)完成的，計(jì)算機(jī)軟件的進(jìn)步也使得企業(yè)的管理與經(jīng)營更加方便，管理更加有序且成系統(tǒng)，同時(shí)也大幅度提高了工作的效率和質(zhì)量，這就要求著財(cái)務(wù)人員不能僅僅滿足于手頭的財(cái)務(wù)核算工作財(cái)務(wù)，還要有著一定的綜合分析能力以及系統(tǒng)性的管理思維，可以看到數(shù)據(jù)背后所隱藏的財(cái)務(wù)信息和價(jià)值，能夠看到其對企業(yè)的意義，為企業(yè)日后的經(jīng)營提供有效判斷。僅僅是盡興核算的傳統(tǒng)會計(jì)已然不滿足當(dāng)下的時(shí)代要求，企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極的將財(cái)務(wù)會計(jì)轉(zhuǎn)型為管理會計(jì)，這是必要而且必然的發(fā)展趨勢。

智能網(wǎng)關(guān)專門針對PLC，HMI或者組態(tài)軟件及DCS的采集。傳統(tǒng)的Modbus網(wǎng)關(guān)只是對Modbus TCP和Modbus RTU協(xié)議做個(gè)轉(zhuǎn)換，網(wǎng)關(guān)本身并不主動采集數(shù)據(jù)。現(xiàn)選用的VFBOX智能網(wǎng)關(guān)，可以主動采集PLC數(shù)據(jù)并緩存到網(wǎng)關(guān)內(nèi)部，將多個(gè)讀寫命令中的數(shù)據(jù)集中到幾個(gè)命令來完成，減少數(shù)據(jù)采集過程中來回交互的次數(shù)，也就減少了出錯(cuò)概率。

在智能網(wǎng)關(guān)中，設(shè)置其監(jiān)控PLC控制站的IP地址及通信間隔，網(wǎng)關(guān)將自動采集PLC的數(shù)據(jù)放到網(wǎng)關(guān)存儲區(qū)進(jìn)行保存，待DCS系統(tǒng)在需要的時(shí)候，再從網(wǎng)關(guān)存儲區(qū)中進(jìn)行讀取監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

調(diào)度中心DCS上位機(jī)與磨浮車間DCS服務(wù)器通訊，磨浮車間DCS服務(wù)器再通過Modbus TCP直接從網(wǎng)關(guān)取數(shù)據(jù)，由于增加智能網(wǎng)關(guān)，減少了DCS服務(wù)器與PLC的交互次數(shù)，極大地提高了數(shù)據(jù)的采集速度、實(shí)時(shí)性、可靠性以及穩(wěn)定性。

增加智能網(wǎng)關(guān)后，PLC-DCS間的通訊故障問題徹底解決，原先減少PLC-DCS間的通訊點(diǎn)數(shù)恢復(fù)原點(diǎn)數(shù)，DCS數(shù)據(jù)通訊周期時(shí)間，恢復(fù)為2s，數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)、穩(wěn)定，DCS系統(tǒng)對現(xiàn)場設(shè)備的控制，沒有出現(xiàn)延遲情況，調(diào)度中心室DCS系統(tǒng)對現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控正常。圖9為增加智能網(wǎng)關(guān)后的局部自控網(wǎng)絡(luò)圖。

2 結(jié)語

經(jīng)過艱苦的探索，成功解決了自動化改造中遇到的棘手問題，實(shí)現(xiàn)全部自控系統(tǒng)通訊穩(wěn)定，正常運(yùn)行，普朗銅礦水質(zhì)在線監(jiān)測及給排水系統(tǒng)工程順利完成。實(shí)現(xiàn)了調(diào)度中心DCS系統(tǒng)對給排水系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，降低1200人生活飲用水安全風(fēng)險(xiǎn)，減少現(xiàn)場值班操作維護(hù)人員12人，提高普朗銅礦自動化程度，生活飲用水水質(zhì)達(dá)標(biāo)、減員增效、水資源綜合利用、礦區(qū)安全環(huán)保的總體目標(biāo)。

[1]自動化技術(shù)在給排水中的應(yīng)用探討[J]． 岳軒巖．信息記錄材料． 2021(01)，71-72．

[2]關(guān)于自動化技術(shù)在給排水中的應(yīng)用探析[J]． 代鵬飛．工程建設(shè)與設(shè)計(jì)． 2020(08)，256-257．

[3]DCS系統(tǒng)在污水處理廠自控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]． 劉保成 謝鴻印 安麗，中國給水排水． 2011,27(20), 29-31．